SU1254360A1 - Способ исследовани биологических объектов - Google Patents
Способ исследовани биологических объектов Download PDFInfo
- Publication number
- SU1254360A1 SU1254360A1 SU853898964A SU3898964A SU1254360A1 SU 1254360 A1 SU1254360 A1 SU 1254360A1 SU 853898964 A SU853898964 A SU 853898964A SU 3898964 A SU3898964 A SU 3898964A SU 1254360 A1 SU1254360 A1 SU 1254360A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- photosystem
- temperature
- fluorescence
- intensity
- peak
- Prior art date
Links
Landscapes
- Investigating, Analyzing Materials By Fluorescence Or Luminescence (AREA)
Abstract
Изобретение относитс к способам исследовани биологических объектов и может быть использовано дл комплексного анализа фотосинтезиру- ющих объектов. Целью изобретени вл етс повьшение точности и информативности анализа. Цель достигаетс за счет построени термограмм флуоресценции . Дл вы влени преобладани в объекте фотосистемы I или фотосистемы II объект возбуждают в диапазоне длин волн 400-550 нм. Затем регистрируют зависимость интенсивности флуоресценции образца от температуры в диапазоне длин волн 650 - 770 нм. На термограммах получают - пики, соответствующие фотосистеме I и фотосистеме II. Расчитаны относительные содержани фотосистем. 6 ил. 2 табл. сл с IND со
Description
Изобретение относитс к спосоРам дл проведени оптического анализа фотосистем (ФС) фотосинтезнрующих оСЗъектов и может быть использовано в области биологических научпр к не- следований,, а также в области сельского хоз йства.
Цель изобретени - сокращение трудоемкости, повьшение точности и информатив.иости.
Известно, что в фотосинтезирующих растительных клетках в красной области спектр.а ответств.енным за ttmyopec- денцию вл етс молекула хлорофила . а фотосистемы II. При этом, квантовый выход (1шуоресценции коррелирует с функциональной активностью фотосинтетического аппарата. Однако в нормальных услови х хлорофил ФС-1 флуоресцирует незначительно, и ис- , .пользование флуоресден1щи в аналити- че.ских дел х почти невоз.можно. При ,И11активадии последнего квантовый выход флуоре.сцснлдии хлорофила. увеличиваетс . Это объ сн етс тем,, что, в клетке. во.збузвденна молекул.аклоро- 6)И.Г1Я э4 ф2ктивно использует энергию на фотосинтез, а при инактивации - н. флуоресдендию. При этом квантовый вы ход флуоресценции, хлорофила а уве- :п чиваетс не только у фотосистемы II, и.о и у фотосистемы I. .
Разработан способ дл получени дискре.тной инф.орм.адии от ФС-1 и .ФС-1 Благодар селективной инактивации ФС-1 и ФС-11 высокой культурой и од- ирвр.еменному возбуждению и .регистрац из;флуоресценции, получены термограм i-ai флуоресценции. Расшифрованы н.ики, соответствующие ФС-1 и ФС-11. Найдены .способы проведени анализа с помощью этих пиков, в частности, дл опреде.лени относительного содержани фотосистем, функтщомальной ак- тивности. хлоропластов и определени генетической устойчивости растений к экстремальным воздействи м.
На .ф.иг.. 1 и 2 показано устройство дл реализации спо.с.оба; на фиг, 3 - .TepMo.rpaHNia флуоресценции листа Alch Eitlla grossbeimii интенсивности све- ;чени ; на фиг. 4 - кинетика затухани послесвечени листьев Alchimilla gro slveimii; Tia фиг. 5 и 6 - термограммы флуоресденпии различных биологически объектов.
Способ реализуетс устройством (фиг. 1), содержащим по ходу луча
источник света, линзы, светофильтры, шторки, фотоприемтшк и регистрирующее устройство, отличающеес , тем,что .в него введены термо чейк с датчиком температуры, скрещивающие светофильтры с возможностью возбуждать и в.ыде- л ть флуо ресден ;ию обоих фотосистем, а также быстродействующий затвор с трехщелевой шторкой с возможностью их по.очередного открывани и закрывани .
Устройство (фиг. t) содержит три отсека (Л, Б, 15) в светонепроницаемую камеру 1, на основании ко.торой собрана оптико-механическа часть устройства . К отсеку В снаружи вмонтирован осветитель 2 с лампой нак.алива.ни 3 конденсатором i, жидкостным (CuCl) 5„1 и стекл нным 5.2 светофильтрами, а внутри этого отсека прикреплены jiHii3a 6 и призма 7, которые совместно с призмами 8 и 9 (отсек Б) формирует пучок возбуждающего света, затвор lOj датчик, температуры 11, фотоумножитель 12, светофильтр 13.
В отсеке Б смонтирован также затвор 10 со щелевой шторкой 11 (фиг.1 и 2), состо щей из кожуха шторки 14 с двум окошками дл возбуждающего света 15 и регистрации люминесценции 16. ШторКа 11 выполнена в виде ш.1астицки с трем щел ми: одна обща 17 дл регистрации послесвечени и флуоресценции , а две другие - дл возбуждени флуоресценции 18 и послесвечени 19. Затвор снабжен такжедвум пружинами 20 и 21, заводно-дусковым рычагом 22, привод щим затвор в действие, двум защелками 23.1, 23.2 с пружинами 24.1, 24.2, фиксирующими положение шторки, и двум пусковьми шнурами 25 .1,25.2.
В отсеке Б прикрепл етс также съемна массивна термо чейка 26,вы- полненна из латуни с внутренним электрическим нагревателем, обеспечивающим равномерный нагрев (3 С в минуту ) , снабженна объектодержателем. с Датчиком температуры 11.
В отсеке А вмонтированы фотоумножитель (ФЭУ) 12 и светофильтр 13 дл регистрации люминесценции. Питание ФЭУ осуществл етс высоковольтным выпр мителем 27., дл усилени сигнала ФЭУ использован усилитель посто нного.тока 28, а регистраци проводитс на самописце 29 или на осциллографе 30. Дл питани осветител и термо чейки использован феррорезонансный стабилизатор и трансформатор 31, 32, 33,
Устройство работает следующим образом .
Дл регистрации послесвечени 5 включаетс электропитание устройства Сфиг, 1), затем интактлый фотосикте- зирующий объект с держателем помещаетс в термо чейку 26, и щелева шторка 10 приводитс в рабочее поло- 10 жеиие. -Дл этого заводно-пусковым рычагом 22 шторка выт гиваетс ,при
этом нат гивалотс пружины 21,1, 22,2, и заведенна шторка удерживаетс защелкой 23, При этом шторка закрывает ts
окно 1.6 фотоумножител и открывает окно возбуждающего света 15, Свет от заранее включенного источника с помощью оптических систем линзы 4, светофильтра 5,1, 5.2, линзы б,призм 20 7, 8,9, фокусируетс на образец. После Ш-20 с освещени образца нажимом на рычаг 22 освобождаетс шторка 10 от защелки 23 и под действием, пружины 20, 21 шторка .мгновенно 25 (0,005 с) закрывает окошко возбуждающего света 15 и одновременно открывает окошко фотоумножител 16,11ри . этом свет послесвечени фотосинтезиНа фиг, 3 криво 34 представлен термограм- а флуоресценции листа Alchimilla grossheimii, произраста щего в высокогорных услови х (3200 от уровн мор ), а кривой 35 - тер
рующего образца (точнее от фотосисте-зо мограмма растени , произросшего з
мы II) переходит через светофильтр и попадает на фотоумножитель, кающий фототок усиливаетс с помощью усилител посто нного тока, и на осциллографе или на. самописце регистрируетс кинетика затухани интенсивности свечени от времени
35
долинных услови х (1100 м от зфовн мор ),
Относительное содержание фотоси тем (ОСФ) определ етс по отношени
ОСФ i|S , es
Дл изучени зависимости послесвечени от температуры включением тер- мо чейки 26 образец нагреваетс до желаемой температуры, и затем регистрируетс кинетика послесвечени .
Дл регистрации (флуоресценции и термоиндуцированного изменени 4 луо- ресценции образца достаточно во второй раз нажать на рычаг 22, При этом отодвигаетс защелка 23 и шторка 10 окончательно продвигаетс внутрь кожуха , свет источника 3 проходит от щели шторки 19 на образец дл возбуждени флуоресценции. Одновременно /включаетс самописец 29, термо чейка 26 с датчи1сом температуры J1, и записываетс интенсивность флуоресценции
в зависимости от температуры.
Пример 1, Дл определени относительного содержани фотосистем фотосинтезирующего объекта регистрируют интенсивность стационарной (Jxny ресценции в зависимости от тe fпepa- туры в интервале 25-27°С, Цри этом образец нагревают с посто нной скоростью (примерно 3 град/MinO , Флуо- ресценцшо объекта возб ткдают таким образок, чтоГ и ФС-11 возбужда лись одновременно, что осуществл етс с помощью светофт-шьтра в диапазоне 400-550 нм, а интенсивность флуоресценции ФС-1 и ФС-11 регистрируют на 650-770 нм через красньш свето- ф1-шьтр.. Нами исследована .зависимость флуоресценции от температуры около 100 листьев ра стений phasolus vulga- ris и Alchiniilla grossheiraii,
Б табл, 1 представлены данные из- м.ерений по одноьгу типичному ли.сту.
Как видно из табл, 1, в области температуры 45-70°С интенсивность флуоресценции резко возрастает и пики обнаруживаютс при Т 55 и Т .,
На фиг, 3 криво 34 представлена термограм- а флуоресценции листа Alchimilla grossheimii, произрастаю- щего в высокогорных услови х (3200 м от уровн мор ), а кривой 35 - тер5
0
5
долинных услови х (1100 м от зфовн мор ),
Относительное содержание фотосистем (ОСФ) определ етс по отношению
ОСФ i|S , es
Дл высокогорных растений отношение ФС-11 и ФС-1 составл ет 1,041, а дл растений долины - 0,947. Из приведенных соотношений видно, что у образца, произраставшего в услови х
высокогорь , ФС-1 меньше, чем ФС-11. I.
Относительна функциональна активность хлоропластов (Л) определ етс по отнршеншо
A-i .S.
- 55 i65°
С падением величины отн.ошени , начина с едини :,, функциональна активность повьшшетс . Дл высокогорных образцов оно составл ет 0,888, а ,дл растений, произрастатощих в услови х долины, составл ет 0,842, Таким образом , относительна функциональна активность хлоропластов в высокогорных услови х гораздо ниже.
51254
Пример 2. Дл определени относительной функциональной активности эти, между фотосистемами регистрируют послесвеченпе листьев в зависимости от температуры и по отношению
.. т,, I.
.0/1450 aк сим1 1-5ов
суд т об
5ТЦ
активности.
На фиг. А представлена кинетика затух.ани послесвеченип листьев lchimilla grossheimii, произраставих в услови х высокогорь при комнатной температуре - крива 36,.при .-крива 37. К|1ивой 38 к 39 срр.тветственно представлены .послесвечени у растент, произраставших в услови х долины,, Односнтелъна функциональна активность ЭТЦ между ФС у образцов высокогор1 ых условий состав- 0,500, а в услови х долины - 0,442, т.е, у растений, произраставших в услови х,активность значительно ниже.,
П р и м ер 3, С целью иллюстра- ЦП1 преимущества предлагаемого спо- соба приведены результаты исследовани ио . 1зучен1по термоиндуцироззанного изменени вькода стационарной флуо- ресцснции при этапах форьа - ровани или при селектив.ном разрушении фотосистем,
.На фиг, 5 нредставлеггы термогра)- -пл (флуоресценции нормальньк (крив.а 40) и этиолированных листьев чмен . (крива 41), Как видно, иа первом этапе формировани мембран преобладает ФС-1 , При Формировании фотосин.- тетического аппарата сначала.формируетс ФС-1, а затем ФС-И, а у нормального листа фС-11 преобладает над ФС--1,
На фиг, 6 представлены термограм- мь1 флуоресценции нормального листа фасоли до .(крива 42) и пос.ле o6jiy4e ни (крив.а 43) рубиновым лазером (11. .6943 Л, 4 Ю Вт/м), Под действием излучени рубинового лазера прои.сходит в основном селективна деструкци Ф.С-1,. о чем свидетельствует исчезновение пика в области 65°С,
При м ер 4, Разработанный способ исследовани фотосинтезирую- щих объектов можно успешно прт ген ть дл определени генетической устойчивости растений к экстремалтьным воздействи м пкружпюшей среды. Дл определени устойчивости растений к действи м ортгцательпой температуры опытный вариа)5т растени подвергает действию отрицательной температуры (3 мин - ) в холодильную камеру, Регистрируют зависимость интенсивности флуоресценции от температуры опытных и контрольных листьев, а генетическую устойчивость (ТУ) определ ют по сиотношегипо
, ГУ -J-fS --- .100%
t
где I
55
56
1.5 I sинтенсивность флуоресценции ошлтного образца при 55°С и 25°С соответственно;
интенсивность флуоресценции контрольного образца при и 25°С. В табл, 2 сопоставлены данные флуоресцентньпс показателей генетической устойчивости растений с известной УСТОЙЧИВОСТЬЮ к отрицательным температурам .
Как видно из приведенных данных, высокогорные растени по сравнению с растени ми, произрастаюпщми в услови х долины, обладают более высокой устойчивостью к низким температурам, т.е, высокогорные растени более морозоустойчивы .
Таким образом, изобретение позвол ет провести точный анализ фотосистем и.их функционировани , значительно уменьшить трудоемкость работы и повысить информативность за счет проведени анализа.на живых фотосинте- зирукнцих объектах.
Claims (1)
- Формула изобретениСпособ исследовани биологических объектов путем облучени объекта и измерени вторичного излучени , о т- л и ч а ю щ и и с тем, что, с целью повышени точности и информативности за счет вы влени преобладани в объекте фотосистемы I или фотосистемы II и дл определени функ- диокалькрй активности хлоропластов и генетической устойчивости растений, объект возбуждают излучением в диапазоне длин волн 400-500 км и регистрируют зависимость интенсивности флуо- ресцетгщш образца от температуры в диапазоне длин волн 650-770 tw, и селектируют фотосистемы по пикам.при этом первый пик при температуре 50 О60 с соответствует фотосистеме II, а второй пик при температуре 60-70 С - фотосистеме I, и определ ют по фор112543608мулам относительное содерж ние фото-т /тсистем (ОСФ):ГУ -15l i il ,00% .,5 ЦбОСФ - . i5 интенсивность ф.пуорьс ценции исследуемогофункциональную активность(А) хлоро- объекта при 5;5 с ипластов: 25 с соответственно;д 1,л° - /5 интенсивность фпуорес 5 ,б5 ценции контрольногогенетическую устойсивость(ГУ) расте- 10 объекта при иНИИ25 С соотв:етственно.Таблица Температура, СTzspo Г 33 Тдо 1 45 ТзО Т55 60 I 63 70Интенсивность флуоресценции , 1о,„.ехPhasolus vulgaris 64 63 63 77 112 128 110 99 83Alchimilla grosshetmii113 114 113 116 120 130 121 136 117Вид растенийБод к (произрас- тавщий на высоте 3300 м)Бод к (произрас- тавщий на высоте 1000 м)Одуванчик высокогорныйВероника высокогорнаФасольКукурузаТаблица 2Генетическа морозоустойчивость (ГУ),20 SO 40 50 60 10 Т°С (Риг.зУ om.eu.Z520Г5 JO5О15 30 t.ccff. Фиг.от. ед.10090 so70во50 WW го ю20 30 fD 50 so 70 ГС Фаг.5; т. so.WO30W70605003020WW ZO iiO 50 60 70 T C (Put.ffРедактор В, Ковтун Заказ А713/47Составитель Б. ШироковТехред А.Кравчук - Корректор С. ЧерниТираж 778ПодписноеВНИИПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-г35, Раушска наб., д.4/5Производственно-полиграфическое предпри тие, г Ужгород, ул. Проектна , 4(-I-у1
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853898964A SU1254360A1 (ru) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | Способ исследовани биологических объектов |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU853898964A SU1254360A1 (ru) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | Способ исследовани биологических объектов |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU1254360A1 true SU1254360A1 (ru) | 1986-08-30 |
Family
ID=21178506
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU853898964A SU1254360A1 (ru) | 1985-03-05 | 1985-03-05 | Способ исследовани биологических объектов |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU1254360A1 (ru) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2511311C1 (ru) * | 2012-11-09 | 2014-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория N1" | Способ диагностики потребности растений в элементах питания с учетом физиологического состояния растений |
RU2514400C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-04-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений имени И.В. Мичурина Россельхозакадемии | Способ оценки зимостойкости плодовых растений |
-
1985
- 1985-03-05 SU SU853898964A patent/SU1254360A1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Рубин Б.А., Гав1)иленко1 В.Ф. Биохими и физиологи фотосинтеза. Изд-во Московского университета, 1977, с. 146-155. Владимиров Ю.А., Литвин Ф.Ф. Практикум по общей биофизике, вып. VIII. Фотобиологи и спектральные методы исследовани . М., 1964, с. 109-147. Тарусов Б.Н., Веселовский Б.А. Сверхслабые свечени растений и их прикладное значение. Изд-во Московского университета, 1978, с. 22-32. * |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2514400C2 (ru) * | 2012-05-25 | 2014-04-27 | Государственное научное учреждение Всероссийский научно-исследовательский институт генетики и селекции плодовых растений имени И.В. Мичурина Россельхозакадемии | Способ оценки зимостойкости плодовых растений |
RU2511311C1 (ru) * | 2012-11-09 | 2014-04-10 | Общество с ограниченной ответственностью "Лаборатория N1" | Способ диагностики потребности растений в элементах питания с учетом физиологического состояния растений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
Eisinger | A variable temperature, UV luminescence spectrograph for small samples | |
US4577110A (en) | Optical apparatus and method for measuring the characteristics of materials by their fluorescence | |
Whitmore et al. | Predicting the fading of objects: identification of fugitive colorants through direct nondestructive lightfastness measurements | |
US5800995A (en) | Sequencing near infrared and infrared fluorescence labeled DNA for detecting using laser diodes and suitable labels therefor | |
Klimant et al. | Fiber‐optic oxygen microsensors, a new tool in aquatic biology | |
Lang et al. | Fluorescence imaging of water and temperature stress in plant leaves | |
Trtilek et al. | Dual-modulation LED kinetic fluorometer | |
Miller et al. | The observation of laser-induced visible fluorescence in sooting diffusion flames | |
Bøtter-Jensen et al. | Developments in optically stimulated luminescence techniques for dating and retrospective dosimetry | |
Prenna et al. | Quantitation of DNA by cytofluorometry of the conventional Feulgen reaction | |
Keirs et al. | Phosphorimetry | |
SU1254360A1 (ru) | Способ исследовани биологических объектов | |
Kendrick et al. | PHYTOCHROME INTERMEDIATES IN VIVO‐I. EFFECTS OF TEMPERATURE, LIGHT INTENSITY, WAVELENGTH AND OXYGEN ON INTERMEDIATE ACCUMULATION | |
WO2005068976A2 (en) | Apparatus and method for fluorescent detection in biological samples | |
Cohen et al. | Chloroplast Biogenesis 34: Spectrofluorometric characterization in situ of the protochlorophyll species in etiolated tissues of higher plants | |
US4622291A (en) | Method and device for quantitative end point determination in immunofluorescence using microfluorophotometry | |
Weber et al. | Fiber-optic fluorimetry in biosensors: comparison between evanescent wave generation and distal-face generation of fluorescent light | |
RU2304277C2 (ru) | Устройство для одновременного контроля в реальном масштабе времени множества амплификаций нуклеиновой кислоты | |
Gibbons et al. | Chlorophyll fluorescence photography to detect mutants, chilling injury and heat stress | |
Knight et al. | The application of fluorescence polarisation for the enhanced detection of green fluorescent protein (GFP) in the presence of cellular auto-fluorescence and other green fluorescent compounds | |
SU1217302A1 (ru) | Способ определени холодостойкости растений | |
Hofstraat et al. | Corrected fluorescence excitation and emission spectra of phytoplankton: toward a more uniform approach to fluorescence measurements | |
Tiffe et al. | Spectral Changes Of The Fluorescent Acriflavine‐(Feulgen) Dna Dye Complex At Different Temperatures: Application Of A New Cryostat For Measurements In Reflected And Transmitted Light | |
Uebel et al. | Laser induced fluorescence spectroscopy of phytoplankton and chemicals with regard to an in situ detection in waters | |
Kaplan et al. | Characterization of instrumentation and calibrators for quantitative microfluorometry for immunofluorescence tests |